浅谈发电机继电保护

中 图分类号 ：M 0 T 46

发电机组是由无刷励磁机和发电主机、蒸汽机组成。发电机的安全运行对电力系统运行和电能质量起着决定性的作用，同时发电机也是贵重的电器设备。因此装设性能完善的继电保护装置是非常必要的。

下面我们浅谈一下发电机的保护常识：

一・故障类型及不正常运行状态

1・故障类型包括定子绕组相间短路，单相匝间短路，单相接地，转子一点两点接地，和励磁回路电流消失和故障。

2・不正常运行状态有：外部短路引起定子过电流，负荷超过发电机额定容量引起的过负荷，和不对称负荷引起的发电机负序过电流，过负荷。由于突然甩负荷引起的定子过电压，由励磁故障引起的转子过负荷和主蒸汽门关闭引起的逆功率等。

二・采用的保护

1・发电机矢磁保护：矢磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的矢磁故障保护由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压UFD（P），系统低电压，静稳阻抗，TV断线等判据构成，分别作用于发信号和解列灭磁。励磁低电压判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关可检测发电机是否矢磁而失去静态稳定。静态阻抗判据在矢磁后静稳边界时动作。

2・发电机过磁保护：过磁保护是反应发电机因发电机频率降低或电压过高引起铁芯工作磁密度过高的保护

3・发电机定子保护（接地，匝间）定子接地保护是电机定子单相接地故障保护由基波零序电压和三次谐波电压组成。匝间保护由纵向零序电压和故障负序方向判据构成，设置PT断线闭锁措施作为发电机内部匝间保护。

4・发电机转子一点，两点接地保护：用于发电机转子回路一点接地轮流检测采样回路正负极对地电压，实时计算转子接地电阻动作于信号。

5・发电机差动保护：发电机主回路主要保护，是电网和发电机本身相间短路引起的过电流保护

6・发电机过负荷保护：分定时限和反时限，反应发电机承受负荷电流的能力和发动机定子的积热程度的保护

7・发电机低频保护：反应发电机系统频率降低对汽轮机影响积累的保护。

8・复合电压记忆过电流：是发电机电压PT和CT过电流的复合判据，采用记忆方式保护发电机过电流。

三・ 配置方案

我们根据以上发电机的故障类型和故障运行状态在严格执行保护规程等条件，选用功能齐全、价格居中的南京钛能电气有限公司的自动化的综合保护装置。NAS-928系列数字式发电机保护装置是专用200MW以下的中、小型汽轮发电机，水轮发电机的成套保护装置。符合我国国际标准 GB14285-2006 《继电保护和安全自动装置技术规程》。

1・发电机主保护：南京钛能的发电机保护TDR928G。实现发电机差动保护和定子接地保护。

2・发电机的其他保护：南京钛能的发电机后备保护TDR928B。和综合保护器TDR931实现发电机矢磁保护，复合电压记忆过流，发电机过电压，定子过负荷，逆功率保护。一点及两点接地。

四・调试过程中问题分析。（差动保护NAS-928 G为例）

NAS-928系列保护操作界面、功能使用相对比较简单容易学习和掌握。差动保护是发电机组主保护中的重中之重，所以，下面简述一下用机组短路实验，来验证差动保护回路在现实操作中的应用。

机组短路试验是在发电机出口处断开，并用短路母线进行三相短路连接。并在发电机励磁回路加入一定励磁电压，模拟发电机运行的电流实验。是检测发电机所用保护回路和仪表回路是否开路，定子线圈短路，验证保护差动接线及极性的正确性。同时录制发电机三相短路特性试验。

发电机差动保护要求发电机两侧电流反极性接入（即相位差180）在升流过程中，发电机差动保护动作。根据装置录波功能，可以分析CT极性。如图4・1所示；和图4・2所示；

图4・1 发电机主回路差动接线原理

我们设定IA IB IC 为发电机中性点2CT三相电流。Ia Ib Ic 为发电机机端1CT电流，继电器平衡电流Ibp，制动电流Izd，比率系数Ik，动作电流Id。

首先分析：当发电机A相机端电流和中性点流经电流。看操作界面电流相位显示，如果其相位一致，并没有按反极性接入，因此可以判断极性接入错误。若发电机中性点2CT有按反极性接入则发电机机端电流和中性点电流方向相位不一致。B相发电机端电流和中性点2CT电流相位一致，也判断极性接入错误，反之正确。C相亦如此。

如果保护装置检测显示发现流入保护装置的1CT的 A相电流比中性点2CT的A相电流滞后120度。流入发电机机端的1CT电流C相比流入中性点2CT电流C相电流超前120度。观察发现发电机中性点2CT的A相电流与机端1CT的C相电流相位一致，中性点2CT的C相电流与机端1CT的A相电流相位一致。通过极性检查发现中性点端2CT的 A相同名端和C相同名端标注错误，A相同名端实际是C相同名端。C相同名端是A相同名端。

工作原理见图4・3、图4・4所示。由于A，C 同名端标注错误同时亦未按反极性接入发电机两端CT接线。导致保护装置内部形成了差流，Id=IA-Ia.Ibp

比率制动差动保护防止差动保护在外部短路时有很大穿越电流使CT误差增大时误动作的保护。当IA>Izd， Id>Ibp+（IA-Izd）*Ik时保护动作。当IAIbp时保护动作。

图4・2 发电机差动接线原理图

图4・3 比率制动式纵差保护原理接线

图 4・4 比率制动式差动特性曲线

五・总结

发电机微机保护装置是目前电力系统最常用的主保护，微机保护大量的现场应用为保护发电机不同动作特性的故障提供了有力条件。在现场设备的保护配置，实际故障问题处理中，很多是以理论为基础的。但也有问题是理论解释不了的就要有丰富的现场经验和阅历，实践才是理论提升的保证。